PRINSIPYO NG AUFBAU: KONSEPTO AT PALIWANAG, HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2026

Ang prinsipyong Aufbau ay isang kapaki-pakinabang na gabay upang mahulaan ang teoretikal na elektronikong pagsasaayos ng isang elemento. Ang salitang aufbau ay tumutukoy sa pandiwa ng Aleman na "itatayo." Ang mga patakaran na idinidikta ng prinsipyong ito ay inilaan upang "tulungan ang pagbuo ng atom."

Pagdating sa hypothetical atomic konstruksyon, eksklusibo itong tumutukoy sa mga electron, na kung saan ay magkakasabay na dumaragdag ng bilang ng mga proton. Tinukoy ng mga proton ang atomic number Z ng isang elemento ng kemikal, at para sa bawat isa na idinagdag sa nucleus, isang elektron ay idinagdag upang mabayaran ang pagtaas ng ito sa positibong singil.

Kahit na tila ang mga proton ay hindi sumusunod sa isang itinatag na pagkakasunud-sunod upang sumali sa nucleus ng atom, ang mga electron ay sumunod sa isang serye ng mga kondisyon, sa paraang una nilang sakupin ang mga rehiyon ng atom na may mas mababang enerhiya, partikular ang mga kung saan ang posibilidad na makahanap ng mga ito sa kalawakan. ay higit na malaki: ang mga orbit.

Ang prinsipyo ni Aufbau, kasama ang iba pang mga panuntunan sa pagpuno ng elektronikong (ang prinsipyo ng pagbubukod sa Pauli at ang panuntunan ni Hund), ay tumutulong upang maitaguyod ang pagkakasunud-sunod kung saan dapat idagdag ang mga electron sa ulap ng elektron; Sa ganitong paraan, posible na magtalaga ng isang elektronikong pagsasaayos ng isang tiyak na elemento ng kemikal.

Konsepto at paliwanag

Kung ang atom ay isinasaalang-alang na kung ito ay isang sibuyas, isang may hangganan na bilang ng mga layer ay matatagpuan sa loob nito, na tinutukoy ng pangunahing numero ng n.

Karagdagan sa, sa loob ng mga ito, ay ang mga subshell, na ang mga hugis ay nakasalalay sa azimuthal l at mga magnetic na dami ng m.

Ang mga orbit ay nakilala sa pamamagitan ng unang tatlong numero ng dami, habang ang pang-apat, ang spin s, nagtatapos na nagpapahiwatig kung aling orbital ang elektron ay matatagpuan. Ito ay pagkatapos sa mga rehiyon na ito ng atom kung saan ang mga electron ay umiikot, mula sa mga panloob na layer hanggang sa pinakalawig: ang valence layer, ang pinaka masigasig sa lahat.

Iyon ang kaso, sa anong pagkakasunud-sunod ang dapat punan ng mga electron ang mga orbit? Ayon sa prinsipyong Aufbau, dapat silang italaga batay sa pagtaas ng halaga (n + l).

Gayundin, sa loob ng mga subshell (n + l) ang mga elektron ay dapat sakupin ang subshell na may pinakamababang halaga ng enerhiya; sa madaling salita, nasakop nila ang pinakamababang halaga ng n.

Kasunod ng mga panuntunang ito sa konstruksyon, binuo ni Madelung ang isang visual na pamamaraan na binubuo ng pagguhit ng mga diagonal arrow, na tumutulong upang mabuo ang electronic na pagsasaayos ng isang atom. Sa ilang pang-edukasyon spheres ang pamamaraang ito ay kilala rin bilang paraan ng pag-ulan.

Mga Layer at sublayer

Ang unang imahe ay naglalarawan ng isang grapikong pamamaraan upang makuha ang mga pagsasaayos ng elektron, samantalang ang pangalawang imahe ay ang kani-kanilang pamamaraan ng Madelung. Ang pinaka-masiglang layer ay matatagpuan sa tuktok at ang hindi bababa sa masigla ay nasa pababang direksyon.

Mula kaliwa hanggang kanan, ang mga sub-layer s, p, d at f ng kanilang kaukulang pangunahing antas ng enerhiya ay "naiilipat". Paano makalkula ang halaga ng (n + l) para sa bawat hakbang na minarkahan ng mga arrow ng diagonal? Halimbawa, para sa orbital ng 1s ang pagkalkula na ito ay katumbas ng (1 + 0 = 1), para sa 2s orbital (2 + 0 = 2), at para sa 3p orbital (3 + 1 = 4).

Ang resulta ng mga kalkulasyong ito ay nagmula sa pagtatayo ng imahe. Samakatuwid, kung hindi ito magagamit sa kamay, matukoy lamang (n + l) para sa bawat orbital, nagsisimula upang punan ang mga orbit na may mga electron mula sa isa na may pinakamaliit na halaga ng (n + l) sa isa na may pinakamataas na halaga.

Gayunpaman, ang paggamit ng Madelung na pamamaraan ay lubos na nagpapadali sa pagtatayo ng pagsasaayos ng elektron at ginagawa itong isang nakakaaliw na aktibidad para sa mga natututo ng pana-panahong talahanayan.

Ang prinsipyo ng pagbubukod ni Pauli at ang panuntunan ni Hund

Ang pamamaraan ni Madelung ay hindi nagpapahiwatig ng mga orbit ng mga subshell. Isinasaalang-alang ang mga ito, ang prinsipyo ng pagbubukod sa Pauli ay nagsasaad na walang elektron ang maaaring magkaroon ng parehong mga numero ng dami bilang isa pa; o kung ano ang pareho, ang isang pares ng mga electron ay hindi maaaring magkaroon ng positibo o negatibong spins.

Nangangahulugan ito na ang kanilang mga numero ng iikot na dami ay hindi maaaring pareho at, samakatuwid, ang kanilang mga spins ay dapat ipares kapag sumasakop sa parehong orbital.

Sa kabilang banda, ang pagpuno ng mga orbit ay dapat gawin sa paraang sila ay nabubulok sa enerhiya (panuntunan ni Hund). Nakamit ito sa pamamagitan ng pagpapanatili ng lahat ng mga electron sa orbitals na walang bayad, hanggang sa mahigpit na kinakailangan upang ipares ang isang pares ng mga ito (tulad ng oxygen).

Mga halimbawa

Ang mga sumusunod na halimbawa ay nagbubuod sa buong konsepto ng prinsipyong Aufbau.

Carbon

Upang matukoy ang electronic na pagsasaayos nito, ang atomic number Z ay dapat munang makilala, at sa gayon ang bilang ng mga electron. Ang Carbon ay may Z = 6, kaya ang 6 na mga electron ay dapat na matatagpuan sa mga orbit na gamit ang Madelung paraan:

Ang mga arrow ay tumutugma sa mga electron. Matapos mapuno ang mga orbit ng 1s at 2s, bawat isa ay may dalawang elektron, ang 2p orbitals ay itinalaga ayon sa pagkakaiba ng natitirang dalawang elektron. Ang patakaran ni Hund ay sa gayon ay nahayag: dalawang mga nakabulok na mga orbit at isang walang laman.

Oxygen

Ang Oxygen ay may Z = 8, kaya mayroon itong dalawang dagdag na electron na hindi katulad ng carbon. Ang isa sa mga elektron na ito ay dapat mailagay sa walang laman na orbital na 2p, at ang isa pang dapat na pares upang mabuo ang unang pares, kasama ang arrow na tumuturo. Dahil dito, ang prinsipyo ng pagbubukod sa Pauli ay ipinakita dito.

Kaltsyum

Ang calcium ay may 20 elektron, at ang mga orbit ay pinupuno pa rin ng parehong pamamaraan. Ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ay ang mga sumusunod: 1s-2s-2p-3s-3p-4s.

Mapapansin na, sa halip na punan muna ang 3d orbital, sinakop ng mga electron ang 4s. Nangyayari ito bago gumawa ng paraan para sa mga riles ng paglipat, mga elemento na pinupunan ang panloob na 3d layer.

Mga Limitasyon ng prinsipyong Aufbau

Ang prinsipyo ni Aufbau ay nabigo upang mahulaan ang mga elektronikong pagsasaayos ng maraming mga riles ng paglipat at bihirang mga elemento ng lupa (lanthanides at actinides).

Ito ay dahil ang masiglang pagkakaiba sa pagitan ng ns at (n-1) d orbitals ay mababa. Para sa mga kadahilanang suportado ng mga mekanika ng dami, ang mga electron ay mas gusto na masira ang (n-1) d orbitals sa gastos ng walang bayad o pag-alis ng mga electron mula sa orbital n.

Ang isang tanyag na halimbawa ay ang kaso ng tanso. Ang pagsasaayos ng elektron na hinulaang prinsipyo ng Aufbau ay 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁹ , kapag na-eksperimentong ito ay ipinapakita na 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ¹⁰ .

Sa una, ang isang nag-iisang elektron ay walang bayad sa isang 3d orbital, habang sa pangalawa, ang lahat ng mga electron sa 3d orbitals ay ipinares.

Mga Sanggunian

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Hunyo 15, 2017). Kahulugan ng Prinsipyo ng Aufbau. Kinuha mula sa: thoughtco.com
2. N. De Leon. (2001). Ang Prinsipyo ng Aufbau. Kinuha mula sa: iun.edu
3. Chemistry 301. Prinsipyo ng Aufbau. Kinuha mula sa: ch301.cm.utexas.edu
4. Hozefa Arsiwala at teacherlookup.com. (Hunyo 1, 2017). Sa Lalim: Aufbau Prinsipyo Na May Mga Halimbawa. Kinuha mula sa: teacherlookup.com
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral, p 199-203.
6. Goodphy. (Hulyo 27, 2016). Scheme ng Madelung. . Kinuha mula sa: commons.wikimedia.org